盡管單模光纖 (SMF) 和多模光纖(MMF)光纜類型廣泛用于各種應(yīng)用，但單模光纖和多模光纖之間的差異仍然令人困惑。本文將從基本構(gòu)造、光纖距離、成本、光纖顏色等方面，對(duì)單模和多模光纖類型進(jìn)行深入比較。
單模與多模光纖電纜概述
單模意味著光纖一次可以傳播一種類型的光模式。而多模意味著光纖可以傳播多種模式。單模和多模光纜的區(qū)別主要在于纖芯直徑、波長和光源、帶寬、顏色護(hù)套、距離和成本。
芯徑
單模光纖纖芯直徑遠(yuǎn)小于多模光纖。即使有其他可用的，其典型的核心直徑也是 9 μm。而多模光纖的纖芯直徑通常為50 μm和62.5 μm，這使其具有更高的“聚光”能力并簡化了連接。單模和多模光纖的包層直徑為125 μm。
多模光纖的衰減比單模光纖高，因?yàn)樗睦w芯直徑更大。單模光纜的纖芯非常細(xì)，因此通過這些光纜的光不會(huì)被反射太多次，從而使衰減保持在最低水平。
| 9/125 單模光纖單工 | 50/125 OM3 多模光纖 | ||
|---|---|---|---|
| 1310nm 衰減 | 0.36 分貝/公里 | 850 nm 處的衰減 | 3.0 分貝/公里 |
| 1550nm 衰減 | 0.22 分貝/公里 | 1300 nm 處的衰減 | 1.0 分貝/公里 |
波長和光源
由于多模光纖纖芯較大，多模光纜中使用了一些工作在850nm和1300nm波長的低成本光源，如LED（發(fā)光二極管）和VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）。而單模光纖通常使用激光或激光二極管來產(chǎn)生注入光纜的光。而常用的單模光纖波長為1310nm和1550nm。
帶寬
多模光纖帶寬受其光模限制，目前最大帶寬為OM5光纖的28000MHz*km。而單模光纖的帶寬在理論上是無限的，因?yàn)樗淮沃辉试S一種光模通過。
彩色護(hù)套
根據(jù)TIA-598C標(biāo)準(zhǔn)定義，對(duì)于非軍事應(yīng)用，單模光纜外包黃色外護(hù)套，多模光纖外包橙色或淺綠色護(hù)套。在此處查找有關(guān)光纖電纜顏色代碼的更多詳細(xì)信息。
單模與多模光纖距離
眾所周知，單模光纖適用于長距離應(yīng)用，而多模光纖專為短距離傳輸而設(shè)計(jì)。那么當(dāng)談到單模與多模光纖距離時(shí)，可量化的差異是什么？
| 光纜類型 | 光纖距離 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 快速以太網(wǎng) 100BA SE-FX | 1Gb 以太網(wǎng) 1000BASE-SX | 1Gb 以太網(wǎng) 1000BA SE-LX | 10Gb 基礎(chǔ) SE-SR | 25Gb 基礎(chǔ) SR-S | 40Gb 基礎(chǔ) SR4 | 100Gb 基礎(chǔ) SR10 | ||
| 單模光纖 | 操作系統(tǒng)2 | 200米 | 5,000米 | 5,000米 | 10公里 | / | / | / |
| 多模光纖 | OM1 | 200米 | 275米 | 550m（需要模式調(diào)節(jié)跳線） | / | / | / | / |
| OM2 | 200米 | 550米 | / | / | / | / | ||
| OM3 | 200米 | 550米 | 300米 | 70m | 100米 | 100米 | ||
| OM4 | 200米 | 550米 | 400米 | 100米 | 150米 | 150米 | ||
| OM5 | 200米 | 550米 | 300米 | 100米 | 400米 | 400米 | ||
從圖中我們可以看出，在1G到10G的數(shù)據(jù)速率下，單模光纖的傳輸距離要比多模光纖電纜長很多，但是OM3/OM4/OM5多模光纖支持更高的數(shù)據(jù)速率。由于多模光纖芯徑大，支持多模光，其光纖距離受模態(tài)色散的限制，模態(tài)色散是多模階躍折射率光纖中普遍存在的現(xiàn)象。而單模光纖則不是。這就是它們之間的本質(zhì)區(qū)別。另外，OS2單模光纖在40G和100G鏈路上可以支持更遠(yuǎn)的距離，表中沒有列出。
單模與多模光纖成本
“單模與多模光纖成本”是一些論壇的熱門話題。不少人發(fā)表了自己的看法。他們的觀點(diǎn)主要集中在光模塊成本、系統(tǒng)成本和安裝成本上。
光模塊成本
與單模收發(fā)器相比，多模收發(fā)器的價(jià)格要低近兩三倍。下表以 FS 兼容的 Cisco 單模收發(fā)器和多模收發(fā)器為例。
| 速度 | 收發(fā)器 | 收發(fā)器說明 | 價(jià)格 | 差價(jià) |
|---|---|---|---|---|
| 1G | 單模 SFP | FS 兼容 GLC-LH-SMD 1000BASE-LX/LH SFP 1310nm 10km DOM 收發(fā)器 | 10.00 美元 | 1.00 美元 |
| 多模 SFP | FS 兼容 GLC-SX-MMD 1000BASE-SX SFP 850nm 550m DOM 收發(fā)器 | 9.00 美元 | ||
| 10G | 單模 SFP+ | FS 兼容 SFP-10G-LR 10GBASE-LR SFP+ 1310nm 10km DOM 收發(fā)器 | 27.00 美元 | 7.00 美元 |
| 多模 SFP+ | FS 兼容 SFP-10G-SR 10GBASE-SR SFP+ 850nm 300m DOM 收發(fā)器 | 20.00 美元 | ||
| 25G | 單模 SFP28 | FS 兼容 SFP-25G-LR-S 1310nm 10km | 59.00 美元 | 20.00 美元 |
| 多模 SFP28 | FS 兼容 SFP-25G-SR-S 850nm 100m | 39.00 美元 | ||
| 40G | 單模 QSFP+ | FS 兼容 QSFP-40G-LR4 40GBASE-LR4 和 OTU3 QSFP+ 1310nm 10km LC DOM 收發(fā)器 | 309.00 美元 | 270.00 美元 |
| 多模 QSFP+ | FS 兼容 QSFP-40G-SR4 40GBASE-SR4 QSFP+ 850nm 150m MTP/MPO DOM 收發(fā)器 | 39.00 美元 | ||
| 100克 | 單模QSFP28 | FS 兼容 QSFP28 Cisco QSFP-100G-LR4-S 100GBASE-LR4 1310nm 10km 收發(fā)器 | 499.00 美元 | 400.00 美元 |
| 多模 QSFP28 | FS 兼容 QSFP28 Cisco QSFP-100G-SR4-S 100GBASE-SR4 850nm 100m 收發(fā)器 | 99.00 美元 |
從表中我們可以看出，價(jià)格差異隨著速度的增加而大幅增加。
系統(tǒng)成本
為了利用通常適用于長距離應(yīng)用的單模光纖的基本屬性，需要帶有激光器的收發(fā)器，這些激光器在更長的波長下工作，具有更小的光斑尺寸和通常更窄的光譜寬度。這些收發(fā)器特性加上對(duì)更高精度對(duì)齊的需求以及對(duì)更小芯徑的更嚴(yán)格連接器公差導(dǎo)致單模光纖互連的收發(fā)器成本和整體互連成本顯著增加。
針對(duì)與多模光纖一起使用而優(yōu)化的基于 VCSEL 的收發(fā)器的制造方法更容易制造成陣列設(shè)備，并且比等效的單模收發(fā)器成本更低。盡管使用了多個(gè)光纖通道和多個(gè)收發(fā)器陣列，但與在單工-雙工連接上采用單通道或多通道操作的單模技術(shù)相比，可以顯著節(jié)省成本。多模光纖系統(tǒng)提供最低的系統(tǒng)成本和升級(jí)到 100G 的路徑，適用于使用基于并行光學(xué)互連的基于標(biāo)準(zhǔn)的駐地應(yīng)用。
安裝費(fèi)用
單模光纖的成本通常低于多模光纖。在構(gòu)建您希望最終能夠達(dá)到 10G 或更快速度的 1G 光纖網(wǎng)絡(luò)時(shí)，單模光纖成本的節(jié)省可以節(jié)省大約一半的價(jià)格。而多模 OM3 或 OM4 光纖使 SFP 模塊的成本增加了 35%。單模光學(xué)器件更昂貴，但更換多模器件的人工成本要高得多，尤其是如果遵循 OM1—OM2—OM3—OM4。如果您愿意查看使用過的前光纖通道 SFP，單模 1G 的價(jià)格會(huì)跌破底線。如果您有預(yù)算并且需要 10G 短連接，最后檢查的經(jīng)濟(jì)性仍然支持多模。不過請(qǐng)留意這些經(jīng)濟(jì)因素，因?yàn)闅v史表明單模的價(jià)格溢價(jià)將會(huì)下降。
關(guān)于單模與多模光纖電纜的常見問題
問：單模或多模光纖類型哪種更好？
A：上面已經(jīng)提到，單模光纖和多模光纜在成本和應(yīng)用上各有優(yōu)勢(shì)。沒有單模光纖比多模光纖更好的說法。只需為您的應(yīng)用程序選擇最合適的一個(gè)就可以了。
問：我可以混合使用單模和多模光纖類型嗎？
答：這個(gè)問題的答案是“否”。多模光纖和單模光纖的纖芯尺寸不同，傳輸?shù)墓饽?shù)也不同。如果混合使用這兩種光纖，或?qū)⑺鼈冎苯舆B接在一起，則會(huì)損失大量光損耗，從而導(dǎo)致鏈路抖動(dòng)或中斷。請(qǐng)記住，切勿隨意混合使用不同類型的電纜。
問：我可以在單模光纖電纜上使用多模收發(fā)器嗎？
A：一般來說，答案是否定的。如果多模收發(fā)器與單模光纖相連，會(huì)產(chǎn)生較大的光損耗。然而，反之亦然。例如，1000BASE-LX 單模 SFP 可以通過使用模式調(diào)節(jié)光纜在多模光纜上工作。有時(shí)，光纖媒體轉(zhuǎn)換器也可以用來解決單模收發(fā)器和多模收發(fā)器之間的此類問題。
問：單模與多模光纖電纜類型：我應(yīng)該選擇哪種？
答：在選擇單模和多模光纜時(shí)，首先要考慮的因素是您實(shí)際需要的光纖距離。例如，在數(shù)據(jù)中心，多模光纜足以傳輸 300-400 米的距離。而在需要長達(dá)數(shù)千米距離的應(yīng)用中，單模光纖是最佳選擇。并且在可以使用單模和多模光纖的應(yīng)用中，還應(yīng)考慮成本和未來升級(jí)要求等其他因素以供您選擇。
概括
從單模與多模光纜的比較可以看出，單模光纖布線系統(tǒng)適用于長距離數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用，廣泛部署于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)和無源光網(wǎng)中。多模光纖布線系統(tǒng)的傳輸距離較短，廣泛部署在企業(yè)、數(shù)據(jù)中心和局域網(wǎng)中。無論選擇哪一種，在光纖總成本的基礎(chǔ)上，選擇最適合自己網(wǎng)絡(luò)需求的是每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者的重要任務(wù)。
